[发明专利]正交频分复用无源光网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及无源光网络通信。

背景技术

在下一代无源光网络(Passive Optical Networks，PON)中，常见的有时分复用PON(TDM-PON)和波分复用PON(WDM-PON)系统。TDM-PON接入需要复杂的时间控制算法和成帧技术来支持不同的应用；WDM-PON系统则仍然缺少灵活性来动态分配光节间的带宽，而这正是未来光接入网络所必需的。随着正交频分复用OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)技术的发展，其高频谱利用率、大色散容限使它已经成为更有效的调制方式。但是，目前的PON中只在数据的下行传输中采用了OFDM调制方式，在上行传输中仍然采用了以往常规的OOK(On-off Key，开关键控)、DPSK(Differential Phase Shift Keying，差分相位调制)、正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)等调制方式，其媒体接入控制MAC(Media Access Control)方式也基本上采用TDM。

一个典型的下行传输为OFDM的PON系统，采用两个不同波长分别来传输上行和下行数据，如图1所示。光缆终端设备OLT(Optical Line Terminal)位于中心局CO(Central Office)，用来以广播方式向各光节点ONU(Optical Network Unit)发送下行数据。ONU总数为N。OLT中包括下行发送模块、上行接收模块、光复用器；各ONU单元包括光解复用器、下行接收模块、上行发送模块。下行发送模块包括下行激光器、光调制器；上行接收模块包括上行激光器、上行接收机；一方面，OLT的下行发送模块中的激光器(下行光激光器)将光输入至光调制器为下行数据提供光载波，OLT将待发送的数据流经OFDM调制后通过光调制器对光源进行调制，采用TDMA(时分多址)、WDMA(波分多址)等接入控制方式以广播方式向各ONU单元发送数据，调制方式采用了OFDM调制并将信号上变频到光域形成光OFDM信号；另一方面，OLT中另一个激光器(上行激光器)输出一路光载波为各ONU单元提供光载波，另一路光为上行接收提供本振光源。

光调制器输出的光OFDM信号与上行光激光器输出的载波信号一起输入至光复用器，经光复用器输出复用信号通过放大器，经OLT端的光环形器发送至馈线光纤，后经1:N的无源光分/合路器将复用信号分为N路传至所有光节点ONU单元，向ONU单元以广播方式发送下行数据。各ONU单元将接收到的光信号通过一个光解复用器分出两路光信号，一路光信号进行探测接收后，经OFDM解调等信号处理后恢复下行传输的数据流；另一路光信号则为上行数据传输提供光载波。

由于上述PON系统在上行传输中，上行发送模块仍然采用传统的OOK(二进制开关键控)调制、QAM(正交幅度调制)，没有更充分的利用OFDM调制频谱利用高和抗色散能力的优点，因此，相对于下行传输，上行传输都只进行低速的传输。就目前常用的TDMA、WDMA接入方式而言，如在上行采用OFDM调制会大大提高系统实现的复杂度。WDMA是多波长传输，不同ONU单元对应不同波长。在下行中采用OFDM调制后，在ONU单元处需要进行光载波的再利用，分离出来光载波，否则需要额外的光源。OFDM调制后的上行数据流通过光调制器对分离出的光载波进行光调制，从而实现上行传输，大大提高了系统的设计难度，并且WDM-PON仍然缺少灵活性来动态分配光节点间的带宽。此外，上行接收模块针对不同波长使用不同的探测器，即PON系统中有N个ONU就需要有N个上行接收机使得OLT端得硬件成本高，经复用后的信号经光纤传输后送到OLT，OLT端的光分路器将接收端的信号解复用后分为N路至各上行接收机进行探测接收、解调处理。TDM接入方式虽然不需要使用多个上行接收机，仅需在上行接收模块设置一个接收机即可，但TDM接入方式需要复杂的时间控制算法和成帧技术来支持不同的应用，每个ONU只有在分配的时隙才能上传数据，MAC协议来控制也较复杂，上行接收模块实现难度高，无法实现多个ONU单元数据流的统一接收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在不增加硬件成本以及MAC控制复杂度的基础上，使用OFDM对上行数据流进行调制的正交频分复用无源光网络系统。